Середовище передачі данихлінії (або канали) зв'язку, якими комп'ютери можуть обмінюватися інформацією.

Якщо топологія мережі не є повнозв'язковою, різні вузли змушені використовувати для передачі своїх даних одні й ті ж лінії зв'язку. На рис. вузли A та Бвикористовують загальний каналдля надсилання повідомлень вузлу В,тобто середовище передачі даних використовується декількома пристроями або вузлами мережі. У цьому випадку середовище називається розділяється.

Підключення комп'ютера до середовища, що розділяється, здійснюється за допомогою мережевого адаптера.

В залежності від середовища передачі даних лінії зв'язку діляться на:

Провідні;

Кабельні;

Бездротові.

Дротові лінії зв'язку будуються з використанням телефонних або телеграфних проводів. Таке середовище має низькі показники швидкості передачі даних і перешкодозахищеності, тому при побудові мережі за наявності можливості воліють використовувати кабель або радіодіапазон.

Проте на сьогоднішній момент існують технології, що швидко розвиваються, що дозволяють як лінії зв'язку використовувати електричні дроти. Привабливими такі технології уможливлює використання вже прокладених проводів. За цими проводами здійснюється енергопостачання будинків, квартир, офісів, підприємств тощо, а може паралельно здійснюватись і інформаційний обмін.

Кабельні лінії будуються на основі спеціальних кабелів, що є провідниками, укладеними в кілька шарів ізоляції.

Промисловістю випускається велика кількість видів кабелю, але для побудови комп'ютерних мереж застосовується три основні типи:

Високочастотні коаксіальні кабеліз мідною жилою;

Кабелі на основі кручених пар мідних провідників;

Оптоволоконні (або волоконно-оптичні) кабелі. Для кабелів характерні такі параметри:

Смуга пропускання – частотний діапазон сигналів, що пропускаються кабелем;

Затримка розповсюдження сигналу;

Перешкодно захищеність кабелю - ступінь захищеності кабелю від впливу перешкод і наведень, що виникають як зовнішньому середовищі, і на внутрішніх провідниках самого кабелю;

Згасання - ступінь втрати потужності сигналу на виході лінії зв'язку щодо потужності на вході цієї лінії.

Хвильовий опір (для електричних кабелів) - повний опір, Яке зустрічає електромагнітна хвиля певної частоти при поширенні вздовж однорідного ланцюга

Коаксіальний кабель -це центральний мідний провідник, укладений у металеву обплетення (екран) і відокремлений від неї діелектриком. Металева обплетення зазвичай покривається зовнішньою ізолюючою оболонкою (рис. 1). Вона служить передачі інформації, і навіть захищає внутрішню жилу кабелю від перешкод, викликаних сторонніми електромагнітними полями, т. е. екранує її.

Найчастіше коаксіальний кабель застосовується в мережах із топологією типу «загальна шина»

Мал. 1. «Товстий» (а)та «тонкий» (б)коаксіальний кабель:

/-Центральний провідник; 2 - Екрануючий обплетення; 3 - ізолююча

оболонка; 4 - діелектрик

"Товстий" коаксіальний кабель (RG-8, RG-11) має

· хвильовий опір 50 Ом,

· Діаметр центрального мідного дроту 2,17 мм

· Зовнішній діаметр порядку 10 мм.

"Тонкий" коаксіальний кабель (RG-58) має

· хвильовий опір 50 Ом

· Діаметр внутрішнього провідника становить 0,89 мм

· Зовнішній діаметр порядку 5 мм.

Кабельна основі кручених пар -це кілька пар, скручених попарно мідних ізольованих провідників, укладених у загальну діелектричну оболонку.

Такий кабель може бути екранованим (STP) та неекранованим (UTP). У екранованому кабелі кожна кручена пара поміщається в металеве обплетення. Це сприяє збільшенню перешкодозахищеності лінії зв'язку, а також покращенню захисту від «прослуховування».

Кабель на неекранованій кручений парі в даний час є основним середовищем передачі даних для неоптичних технологій.

Залежно від характеристик кабелі на кручених парах поділяються на п'ять категорій:

Кабелі категорії 3(UTP 3) мають смугу пропускання 16 МГц. Використовувалися як передачі даних, так передачі голоси, тому в даний час кабельні системи багатьох будівель побудовані на кабелі третьої категорії.

Кабелі категорії 4(UTP 4) - покращений варіант кабелю категорії 3, смуга пропускання 20 МГц, підвищена стійкість до перешкод і низькі втрати. Насправді застосовувався рідко, переважно там, де було необхідно збільшити довжину сегмента мережі.

Кабелі категорії 5(UTP 5) спеціально розроблені для підтримки високошвидкісних технологій. Смуга пропускання кабелю категорії 5-100 МГц. Кабель категорії 5 в даний час замінив кабель категорії 3 і всі нові технології локальних мереж орієнтуються саме на нього.

Особливе місце посідають кабелі категорій 6 та 7,які випускаються порівняно недавно і мають смугу пропускання 200 та 600 МГц відповідно. Кабелі категорії 7 обов'язково екрануються; категорії 6 можуть бути екранованими, так і немає. Вони використовуються у високошвидкісних мережах на відрізках більшої довжини, ніж кабелі п'ятої категорії. Ці кабелі значно дорожчі і за вартістю наближаються до волоконно-оптичних кабелів.

Оптоволоконний кабельскладається з одного або декількох оптичних волокон (світловодів), зроблених з кварцового скла та ув'язнених у загальну захисну оболонку.

-

Мал. 2. Типи оптоволоконного кабелю:

а -багатомодове волокно зі ступінчастою зміною показника заломлення; б -багатомодове волокно з плавною зміною показника заломлення; в -одномодове волокно; 1 – мода 1; 2 - мода 2; 3 - скляна оболонка; 4 - серцевина

Кожен світловод складається зі скляної серцевини (центрального провідника) з високим показником заломлення, і скляної оболонки, що має низький показник заломлення світла. За рахунок цього промені світла поширюються серцевиною, послідовно відбиваючись від внутрішньої межі скляної оболонки.

Залежно від характеру поширення світла оптоволоконний кабель поділяється на (рис. 2):

Одномодове волокно;

багатомодове волокно зі ступінчастою зміною показника заломлення;

Багатомодове волокно з плавною зміною показника заломлення.

Мода променя- це кут відбиття променя в серцевині.

В одномодових кабелях застосовуються серцевини з дуже малим діаметром - 8-9 мкм, що можна порівняти з довжиною хвилі світла, тому в такому кабелі можливе існування лише однієї моди.

На ринку поширений одномодовий кабель 9/125 мкм. У цьому значенні 9 мкм відповідає діаметру серцевини оптоволокна, а 125 мкм - діаметру скляної оболонки.

Виробництво скляного волокна такого малого діаметра є складним технологічним процесом, що робить одномодовий кабель дуже дорогим. Однак його характеристики, в порівнянні з дешевшими багатомодовими кабелями, істотно вищі, що дозволяє використовувати його при передачі даних на великі відстані.

У багатомодовому оптоволокні використовуються ширші осердя, що робить їх дешевше, ніж одномодовий кабель. Найбільш поширені багатомодові кабелі 50/125 мкм та 62,5/125 мкм. У серцевині такого діаметру світло може поширюватися різними шляхами, відбиваючись під різними кутами - існує більше однієї моди променя.

Безліч мод призводить до дисперсії імпульсу передачі, інтерференції променів, що в результаті призводить до погіршення показників кабелю. Тому багатомодові кабелі використовуються переважно при передачі даних на невеликі відстані (до 2000 м) на швидкостях не більше 1 Гбіт/с.

При передачі оптоволоконним кабелям як джерело світла використовуються напівпровідникові лазери чи світлодіоди. Довжина хвилі випромінюваного ними світла зазвичай дорівнює 850, 1300 або 1550 нм, що відповідає певним вікнам прозорості самого волокна.

Для того щоб комп'ютери могли зв'язатися між собою в мережу, вони повинні бути з'єднані між собою за допомогою деякого фізичного середовища. Основними типами середовищ, що використовуються в комп'ютерних мережах, є:

· аналогові телефонні канали загального користування;

· цифрові канали;

· Вузькосмугові та широкосмугові кабельні канали;

· радіоканали та супутникові канали зв'язку;

· оптоволоконні канали зв'язку.

Аналогові канали зв'язку першими почали застосовувати передачі даних у комп'ютерних мережах і дозволили використовувати вже існували тоді розвинені телефонні мережі загального користування. Передача даних аналоговими каналами може виконуватися двома способами. При першому способі телефонні канали (одна або дві пари проводів) через телефонні станції фізично з'єднують два пристрої, що реалізують комунікаційні функції з підключеними до них комп'ютерами. Такі сполуки називають виділеними лініями чи безпосередніми сполуками. Другий спосіб – це встановлення з'єднання за допомогою набору телефонного номера (з використанням комутованих ліній).

Якість передачі даних виділених каналів, зазвичай, вище і з'єднання встановлюється швидше. Крім того, на кожен виділений канал необхідний свій комунікаційний пристрій (хоча є і багатоканальні комунікаційні пристрої), а при комутованому зв'язку можна використовувати для зв'язку з іншими вузлами один комунікаційний пристрій.

Паралельно з використанням аналогових телефонних мереж для міжкомп'ютерної взаємодії почали розвиватися і методи передачі даних у дискретній (цифровій) формі за ненавантаженими телефонними каналами (тобто телефонними каналами, до яких не підведено) електрична напруга, що використовується в телефонній мережі) - цифровим каналам.

Слід зазначити, що поряд з дискретними даними цифровим каналом можна передавати і аналогові інформацію (голосову, відео, факсимільну і т.д.), перетворену на цифрову форму.

Найбільш високі швидкості на невеликих відстаняхможуть бути отримані при використанні особливим чином скрученої пари проводів (для того, щоб уникнути взаємодії між сусідніми проводами), так званої кручений пари (ТР - Twisted Pair).

Кабельні канали, або коаксіальні пари є два циліндричні провідники на одній осі, розділені діелектричним покриттям. Один тип коаксіального кабелю (з опором 50 Ом), використовується головним чином, передачі вузькосмугових цифрових сигналів, інший тип кабелю (з опором 75 Ом) - передачі широкосмугових аналогових і цифрових сигналів. Вузькосмугові та широкосмугові кабелі, що безпосередньо зв'язують між собою комунікаційне обладнання, дозволяють обмінюватися даними на високих швидкостях (до декількох мегабіт/c) в аналоговій або цифровій формі. Слід зазначити, що у невеликих відстанях (особливо у локальних мережах) кабельні канали дедалі більше витісняються каналами на кручених парах, але в великих відстанях - оптоволоконними каналами зв'язку.

Використання в комп'ютерних мережах як передаючого середовища радіохвиль різної частоти є економічно ефективним або для зв'язку на великих і надвеликих відстанях (з використанням супутників), або для зв'язку з важкодоступними, рухомими або об'єктами, що тимчасово використовуються.

Частоти, на яких функціонують радіомережі за кордоном, зазвичай використовують діапазон 2-40 ГГц (особливо діапазон 4-6 ГГц). Вузли в радіомережі можуть бути розташовані (залежно від апаратури, що використовується) на відстані до 100 км один від одного.

Супутники зазвичай містять кілька підсилювачів (або транспондерів), кожен з яких приймає сигнали в заданому діапазоні частот (зазвичай 6 або 14 ГГЦ) та регенерує їх в іншому частотному діапазоні(наприклад, 4 або 12 ГГц). Для передачі зазвичай використовуються геостаціонарні супутники, розміщені на екваторіальній орбіті на висоті 36000 км. Така відстань дає суттєву затримку сигналу (у середньому 270 мс) для компенсації якої використовують спеціальні методи.

Обмін даними по радіоканалах може проводитися як за допомогою аналогових, так і цифрових методів передачі. Цифрові методи набувають останнім часом переважне розвиток, т.к. дозволяють об'єднати наземні ділянки цифрових мереж та супутникових каналів чи радіоканалів у єдиній мережі. Новим імпульсом у розвитку радіомереж стала поява стільникової телефонного зв'язку, що дозволяє здійснювати голосовий зв'язок та обмін даними за допомогою радіотелефонів або спеціальних пристроїв обміну даними.

Крім обміну даними в радіодіапазоні останнім часом для зв'язку на невеликі відстані (зазвичай у межах кімнати) використовується інфрачервоне випромінювання.

В оптоволоконних каналах зв'язку використовується відоме з фізики явища повного внутрішнього відбиття світла, що дозволяє передавати потоки світла всередині оптоволоконного кабелю великі відстані практично без втрат. Як джерела світла в оптоволоконному кабелі використовуються світловипускаючі діоди (LED - light-emitting diode) або лазерні діоди, а як приймачі - фотоелементи.

Оптоволоконні канали зв'язку, незважаючи на їх більш високу вартість порівняно з іншими видами зв'язку, набувають все більшого поширення, причому не тільки для зв'язку на невеликі відстані, але і на внутрішньоміських і міжміських ділянках.

У комп'ютерних мережах передачі даних між вузлами мережі можна використовувати три технології: комутацію каналів, комутацію повідомлень і комутацію пакетів.

Комутація каналів, що забезпечується телефонною мережею загального користування, дозволяє за допомогою комутаторів встановити пряме з'єднання між вузлами мережі.

При комутації повідомлень пристрою, звані комутаторами та виконані на базі універсальних або спеціалізованих комп'ютерів, дозволяють накопичувати (буферизувати) повідомлення та посилати їх відповідно до заданої системи пріоритетності та принципів маршрутизації іншим вузлам мережі. Використання комутації повідомлень може збільшити час доставки повідомлень порівняно з комутацією каналів, проте при цьому згладжуються пікові навантаження в мережі та підвищується живучість мережі.

При пакетній комутації дані користувача розбиваються більш дрібні порції - пакети, причому кожен пакет містить службові поля і полі даних. Існують два основних способи передачі даних при пакетній комутації: віртуальний канал, коли між вузлами встановлюється і підтримується з'єднання як би виділеним каналом (хоча насправді фізичний канал передачі даних розділений між кількома користувачами) і дейтаграмний режим, коли кожен пакет з набору пакетів, містить дані користувача, що передається між вузлами незалежно один від одного. Перший спосіб з'єднання називають також контактним режимом (connection mode), другий безконтактним (connectionless mode).

Топологія мережі

Під топологієюрозуміється опис властивостей мережі, властивих її гомоморфним перетворенням, тобто. таким змінам зовнішнього виглядумережі, відстаней між її елементами, їх взаємного розташування, у яких змінюється співвідношення цих елементів між собою.

Топологія комп'ютерної мережі багато чому визначається способом з'єднання комп'ютерів друг з одним. Топологія багато чому визначає багато важливих властивостей мережі, наприклад такі, як надійність (живучість), продуктивність та інших. Існують різні підходи до класифікації топологій мереж. Згідно з одним з них конфігурації локальних мереж діляться на два основні класи: широкомовніі послідовні.

У широкомовних конфігураціях кожен ПК (приймач-передавач фізичних сигналів) передає сигнали, які можна сприйняти інші ПК. До таких змін належать топології "загальна шина", "дерево", "зірка з пасивним центром". Мережа типу "зірка з пасивним центром" можна розглядати як різновид "дерева", що має корінь з відгалуженням до кожного підключеного пристрою.

У послідовних конфігураціях кожен фізичний рівень передає інформацію лише одному ПК. Прикладами послідовних конфігурацій є: довільна (довільне з'єднання комп'ютерів), ієрархічна, “кільце”, “ланцюжок”, “зірка з інтелектуальним центром”, “сніжинка” та інші.

Найбільш оптимальною з точки зору надійності (можливості функціонування мережі при виході ладу окремих вузлів чи каналів зв'язку) є повнозв'язковамережу, тобто. мережу, в який кожен вузол мережі пов'язаний з усіма іншими вузлами, проте при великій кількості вузлів така мережа вимагає великої кількості каналів зв'язку і важко реалізується через технічні складності та високу вартість. Тому практично всі мережі є неповнозв'язними.

Хоча за заданій кількостівузлів у неповнозв'язній мережі може існувати велика кількість варіантів з'єднання вузлів мережі, на практиці зазвичай використовується три найбільш поширені (базові) топології ЛОМ: "зірка", "загальна шина" і "кільце".

· шинна, коли всі вузли мережі підключаються до одного незамкнутого каналу, зазвичай називається шиною.

Мал. Топологія «Шина»

В даному випадку, одна з машин служить як системний обслуговуючий пристрій, що забезпечує централізований доступ до загальним файламта баз даних, друкуючим пристроям та іншим обчислювальним ресурсам. Мережі даного типунабули великої популярності завдяки низькій вартості, високій гнучкості та швидкості передачі даних, легкості розширення мережі (підключення нових абонентів до мережі не позначається на її основних характеристиках). До недоліків шинної топології слід віднести необхідність використання досить складних протоколів та вразливість щодо фізичних ушкоджень кабелю.

· Кільцева, коли всі вузли мережі підключаються до одного замкненого кільцевого каналу.

Мал. Топологія «Кільце»

Ця структура мережі характеризується тим, що інформація по кільцю може передаватися тільки в одному напрямку та всі підключені ПЕОМ можуть брати участь у її прийомі та передачі. При цьому абонент-одержувач повинен позначити отриману інформацію спеціальним маркером, інакше можуть з'явитися дані, що «заблукали», що заважають нормальній роботімережі.

Як послідовна конфігурація кільце особливо уразливе щодо відмов: вихід із ладу будь-якого сегмента кабелю призводить до припинення обслуговування всіх користувачів. Розробники ЛОМ доклали чимало зусиль, щоб упоратися з цією проблемою. Захист від пошкоджень чи відмов забезпечується або замиканням кільця на зворотний (дублюючий) шлях, або перемиканням на запасне кільце. І в тому, і в іншому випадку зберігається загальна кільцева топологія.

· Зіркоподібнаколи всі вузли мережі підключаються до одного центрального вузла, званого хостом (host) або хабом (hub).

Мал. Топологія «Зірка»

конфігурацію можна як подальший розвиток структури «дерево з коренем» з відгалуженням до кожного підключеного пристрою. У центрі мережі зазвичай розміщується комутуючий пристрій, що забезпечує життєздатність системи. ЛОМ подібної конфігурації знаходять найчастіше застосування автоматизованих установчих системах управління, використовують центральну базу даних. Зіркоподібні ЛОМ, як правило, менш надійні, ніж мережі із загальною шиною або ієрархічні, але ця проблема вирішується дублюванням апаратури центрального вузла. До недоліків можна також віднести значне споживання кабелю (іноді в кілька разів перевищує витрати в аналогічних за можливостями ЛОМ із загальною шиною або ієрархічних).

Мережі можуть бути змішаною топології (гібридні)коли окремі частини мережі мають різну топологію. Прикладом може бути локальна мережу FDDI, у якій основні (магістральні) вузли підключаються до кільцевого каналу, а до них ієрархічної топології підключаються інші вузли.

Дисципліна обслуговування комп'ютерних мереж

З дисципліни обслуговування мережі переважна більшість сучасних комп'ютерних мереж використовують технологію "клієнт-сервер" (client-server)або однорангову (peer-to-peer) технологію.

При роботі за технологією "клієнт-сервер" користувачі ділять мережеві ресурси (такі як бази даних, файли або принтери) з іншими користувачами.

Під серверомрозуміється комбінація апаратних та програмних засобівяка служить для управління мережевими ресурсами загального доступу. Він обслуговує інші станції, надаючи спільні ресурси та послуги для спільного використання.

У мережах з виділеним сервером переважно саме ресурси сервера, найчастіше дискова пам'ять, доступні всім користувачам. Сервери, ресурсом яких є дискова пам'ять, називаються файл-серверами.

Однією з важливих функцій сервера є керування чергою завдань мережного принтера. Мережевим принтером можна користуватися з будь-якої робочої станції, незалежно від місця підключення його в мережі. Тобто кожен користувач за наявності прав може надіслати на мережевий принтер матеріали, призначені для друку. Регулюватиме черговість доступу до мережного принтера кошти мережевий операційної системи. Комп'ютер, до якого підключено принтер, називається в цьому випадку. принт-сервером.

Файловий та принт-сервери зазвичай використовуються адміністратором мережі та не призначені для вирішення прикладних завдань. На цих серверах встановлюється мережна операційна система.

Комп'ютери, які використовують мережеві ресурси сервера, називаються клієнтами. Взаємодія з серверами є прозорою для користувача, оскільки комп'ютер сам визначає місце знаходження необхідного ресурсу, і сам отримує доступ до нього.

Кожен комп'ютер мережі має унікальне ім'я мережі, що дозволяє однозначно його ідентифікувати. Для кожного користувача серверної мережі необхідно мати своє мережне ім'я та пароль. Імена комп'ютерів, мережеві імена та паролі користувачів прописуються на сервері.

Для зручності управління комп'ютерною мережею, кілька комп'ютерів, що мають рівні права доступу, об'єднують у робочі групи.

Для того щоб комп'ютери могли зв'язатися між собою в мережу, вони повинні бути з'єднані між собою за допомогою деякого фізичного середовища. Основними типами середовищ, що використовуються в комп'ютерних мережах, є:

аналогові телефонні канали загального користування;

цифрові канали;

вузькосмугові та широкосмугові кабельні канали;

радіоканали та супутникові канали зв'язку;

оптоволоконні канали зв'язку.

Аналогові канали зв'язку першими почали застосовувати передачі даних у комп'ютерних мережах і дозволили використовувати вже існували тоді розвинені телефонні мережі загального користування. Передача даних аналоговими каналами може виконуватися двома способами. При першому способі телефонні канали (одна або дві пари проводів) через телефонні станції фізично з'єднують два пристрої, що реалізують комунікаційні функції з підключеними до них комп'ютерами. Такі сполуки називають виділенимилініямиабо безпосередніми сполуками. Другий спосіб – це встановлення з'єднання за допомогою набору телефонного номера (з використанням комутованих ліній).

Якість передачі даних виділених каналів, зазвичай, вище, і з'єднання постійне. Крім того, для кожного виділеного каналу необхідний свій комунікаційний пристрій (хоча є і багатоканальні комунікаційні пристрої), а при комутованому зв'язку можна використовувати для зв'язку з іншими вузлами один комунікаційний пристрій.

Паралельно з використанням аналогових телефонних мереж для міжкомп'ютерної взаємодії почали розвиватися і методи передачі даних у дискретній (цифровій) формі по ненавантаженим телефонним каналам (до яких не підведено електричну напругу, яка використовується в телефонній мережі). цифрових каналів.

Слід зазначити, що поряд з дискретними даними цифровим каналом можна передавати і аналогову інформацію (голосову, відео-, факсимільну і т. д.), перетворену на цифрову форму.

Найбільш високі швидкості на невеликих відстанях можуть бути отримані при використанні особливо скрученої пари проводів (для того, щоб уникнути взаємодії між сусідніми проводами), так званої кручений парі(ТР – Twisted Pair).

Кабельні каналиабо коаксіальні пари, являють собою два циліндричні провідники на одній осі, розділених діелектричним покриттям. Один тип коаксіального кабелю (з опором 50 Ом), використовується головним чином передачі вузькосмугових цифрових сигналів, інший тип кабелю (з опором 75 Ом) - передачі широкосмугових аналогових і цифрових сигналів. Вузькосмугові та широкосмугові кабелі, що безпосередньо зв'язують між собою комунікаційні обладнання, дозволяють обмінюватися даними на високих швидкостях (до кількох мегабіт/с) в аналоговій або цифровій формі. Слід зазначити, що у невеликих відстанях (особливо у локальних мережах) кабельні канали дедалі більше витісняються каналами на кручених парах, але в великих відстанях - оптоволоконними каналами зв'язку.

Використання в комп'ютерних мережах як передаючого середовища радіохвильрізної частоти є економічно ефективним або для зв'язку на великих і надвеликих відстанях (з використанням супутників), або для зв'язку з важкодоступними, рухомими або об'єктами, що тимчасово використовуються.

Обмін даними по радіоканалах може вестися за допомогою аналогових і цифрових методів передачі. Цифрові методи отримують останнім часом переважний розвиток, тому що дозволяють об'єднати наземні ділянки цифрових мереж та супутникових каналів чи радіоканалів у єдиній мережі. Новим імпульсом у розвитку радіомереж стала поява стільникового телефонного зв'язку, що дозволяє здійснювати голосовий зв'язок і обмін даними за допомогою радіотелефонів або спеціальних пристроїв обміну даними.

Крім обміну даними в радіодіапазоні, останнім часом для зв'язку на невеликі відстані (зазвичай у межах кімнати) використовується і інфрачервоне випромінювання.

В оптоволоконних каналах зв'язкувикористовується відоме з фізики явище повного внутрішнього відбиття світла, що дозволяє передавати потоки світла всередині оптоволоконного кабелю великі відстані практично без втрат. Як джерела світла в оптоволоконному кабелі використовуються світловипускаючі діоди (LED-light-emittingdiode) або лазерні діоди, а як приймачі - фотоелементи.

Оптоволоконні канали зв'язку, незважаючи на їх більш високу вартість у порівнянні з іншими видами зв'язку, набувають все більшого поширення, причому для зв'язку не тільки на невеликих відстанях, але і на міжміських і міжміських ділянках.

Технічні засоби комунікацій складають кабелі, конектори та термінатори, мережеві адаптери, повторювачі, розгалужувачі, мости, маршрутизатори, шлюзи, а також модеми, що дозволяють використовувати різні протоколи та топології в єдиній неоднорідній системі.

Середовище передачі– сукупність ліній передачі і блоків взаємодії (т. е.). мережевого обладнання, що не входить до станції даних), призначених для передачі даних між станціями даних. Середовища передачі можуть бути загального користування або виділеними конкретного користувача.

Лінія передачі даних– засоби, що використовуються в інформаційних мережах для поширення сигналів у потрібному напрямку. Прикладами ліній передачі є коаксіальний кабель, кручена пара проводів, світловод.

Характеристиками передачі даних виступають залежності згасання сигналу від частоти і відстані. Згасання прийнято оцінювати в децибелах, 1 дБ = 10 Ig (Р1/Р2), де Р1 та Р2 – потужності сигналу на вході та виході лінії відповідно.

За заданої довжини можна визначити смугу пропускання (смугу частот) лінії. Смуга пропускання пов'язана зі швидкістю передачі. Розрізняють бодову (модуляційну)і інформаційнушвидкості. Бодова швидкість вимірюється в бодах, тобто числом змін дискретного сигналу в одиницю часу, а інформаційна -п числом бітів інформації, переданих в одиницю часу. Саме бодова швидкість визначається смугою пропускання лінії.

Якщо на бодовом інтервалі (між сусідніми змінами сигналу) передається N біт, то число градацій параметра, що модулюється, несе одно 2N. Наприклад, при числі 16 градацій і швидкості 1200 бод одному боду відповідає 4 біт/с і інформаційна швидкість складе 4800 біт/с.

Максимально можлива інформаційна швидкість V пов'язана зі смугою пропускання F каналу зв'язку формулою Хартлі-Шеннона (передбачається, що одна зміна величини сигналу припадає на Iog 2 k біт, де k - число можливих дискретних значень сигналу), біт/с,

V = 2 F Iog 2 k,

де k = 1+А; А – відношення потужності сигналу/потужності перешкоди.

Канал (канал зв'язку)- Засіб односторонньої передачі даних. Прикладом каналу може бути смуга частот, виділена одному передавачу при радіозв'язку. У деякій лінії можна утворити кілька каналів зв'язку, по кожному з яких передається своя інформація, тобто лінія розділяється між кількома каналами. Існують два методи поділу лінії передачі даних: тимчасове мультиплексування (інакше поділ за часом, або TDM), у якому кожному каналу виділяється певний квант часу, і частотний поділ (FDM – Frequency Division Method), у якому каналу виділяється деяка смуга частот.

Канал передачі даних– засоби двостороннього обміну даними, що включають АКД та лінію передачі даних.

За природою фізичного середовища передачі (ПД) розрізняють канали передачі на оптичних лініяхзв'язку, провідних (мідних) лініях зв'язку та бездротові. У свою чергу, мідні канали можуть бути представлені коаксіальними кабелями та крученими парами, а бездротові – радіо- та інфрачервоними каналами.

Залежно від способу представлення інформації електричними сигналами розрізняють аналогові та цифрові канали передачі даних. В аналогових каналах для узгодження параметрів середовища та сигналів застосовують амплітудну, частотну, фазову та квадратурно-амплітудну модуляції. У цифрових каналах передачі даних використовують коди, що самосинхронізуються, а для передачі аналогових сигналів – кодово-імпульсну модуляцію.

Перші мережі ПД були аналоговими, оскільки використовували найпоширеніші телефонні технології. Але надалі стійко зростає частка цифрових комунікацій (це канали типу Е1/Т1, ISDN, мережі Frame Relay, виділені цифрові лінії та ін.).

Залежно від напрямку передачі розрізняють симплексні канали (одностороння передача), дуплексні (можливість одночасної передачі в обох напрямках) і напівдуплексні (можливість поперемінної передачі в обох напрямках).

Залежно кількості каналів зв'язку в апаратурі ПД розрізняють одно- і багатоканальні засоби ПД. у локальних обчислювальних мережахй у цифрових каналах передачі зазвичай використовують тимчасове мультиплексування, в аналогових каналах – частотний поділ.

Якщо канал ПД монопольно використовується однією організацією, такий канал називають виділеним, інакше канал є поділюваним чи віртуальним (загального користування).

Аналогові канали передачі. Найбільш поширеним типом аналогових каналів є телефонні канали загального користування (канали тональної частоти). У каналах тональної частоти смуга пропускання становить 0,3...3,4 кГц, що відповідає спектру людської мови.

Для передачі дискретної інформації каналами тональної частоти необхідні пристрої перетворення сигналів, що узгоджують характеристики дискретних сигналів та аналогових ліній. Крім того, у разі безпосередньої передачі двійкових сигналів телефонним каналом зі смугою пропускання 0,3...3,4 кГц швидкість передачі не перевищить 3 кбіт/с. Дійсно, нехай на передачу одного біта потрібні два перепади напруги, а тривалість одного перепаду ТБ =
= (3...4)/(6,28 FB), де FB – верхня частота смуги пропускання. Тоді швидкість передачі є< 1/(2 ТВ).

Узгодження параметрів сигналів і середовища при використанні аналогових каналів здійснюється за допомогою втілення сигналу, що виражає повідомлення, що передається, в деякому процесі, званому переносником і пристосованому до реалізації в даному середовищі. Переносник у системах зв'язку представлений електромагнітними коливаннями U деякої частоти, яка називається несучою частотою:

U = U m sin (w t + у),

де U m - Амплітуда; w – частота; у - фаза коливань несучої.

Зміна параметрів несучої (переносника) за законом повідомлення, що передається, називається модуляцією. Якщо ця зміна стосується амплітуди U m , то модуляцію називають амплітудною (AM), якщо до частоти w – частотної (ЧМ), і якщо до фази у – фазової (ФМ). При прийомі повідомлення передбачається зворотна процедура отримання корисного сигналу з переносника, звана демодуляцією. Модуляція та демодуляція виконуються у пристрої, який називається модемом.

Модем- пристрій перетворення кодів і електричних сигналів, що їх представляють при взаємодії апаратури закінчення каналу даних і ліній зв'язку. Слово «модем» утворено з частин слів «модуляція» та «демодуляція», що підкреслює способи узгодження параметрів сигналів і ліній зв'язку – сигнал, що подається в лінію зв'язку, модулюється, а при прийомі даних з лінії сигнали піддаються зворотному перетворенню (рис. 3.24) .

Мал. 3.24. Зв'язок вузлів мережі з допомогою модемів: М – модем; Т – термінал; КК – кластерний контролер

Модем виконує функції апаратури закінчення каналу даних.
Як кінцеве устаткування зазвичай виступає комп'ютер, у якому є приймач – мікросхема DART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter). Приймач підключається до модему через один з послідовних портів комп'ютера і послідовний інтерфейс RS-232C, в якому забезпечується швидкість не нижче 9,6 кбіт/с на відстані до 15 м.

Вища швидкість (до 1000 кбіт/с на відстанях до 100 м) забезпечується інтерфейсом RS-422, у якому використовуються дві виті парипроводів із узгоджувальними опорами на кінцях, що утворюють збалансовану лінію.

Цифрові канали передачі. Розрізняють кілька технологій зв'язку, що базуються на цифрових каналах передачі даних.

Зв'язок ООД з АКД (наприклад, комп'ютера з модемом або низькошвидкісними периферійними пристроями) найчастіше здійснюється за допомогою послідовних інтерфейсів RS-232C, RS-422 (їх аналогами в системі стандартів ITU є V.24, V.11), а зв'язок ООД з цифровими мережами передачі – за допомогою інтерфейсів Х.21, Х.35, G.703 * .

Як магістральні цифрові канали передачі даних у США та Японії використовують стандартну багатоканальну систему Т1 (інакше DS-1). Вона включає 24 цифрові канали, званих DS-0 (Digital Signal-0). І в кожному каналі застосовано кодово-імпульсну модуляцію з частотою проходження відліків 8 кГц і з квантуванням сигналів за 256 рівнями, що забезпечує швидкість передачі 64 кбіт/с на один канал, або 1554 кбіт/с на апаратуру Т1. У Європі найпоширеніша апаратура Е1 з 32 каналами по 64 кбіт/с, тобто із загальною швидкістю 2048 кбіт/с. Застосовуються також канали ТЗ (або DS-3), що складаються з 28 каналів Т1 (45 Мбіт/с) та Е3
(34 Мбіт/с) переважно у приватних високошвидкісних мережах.

У Т1 використано тимчасове мультиплексування. Усі 24 канали передають у мультиплексор по байту, утворюючи 192-бітний кадр із додаванням одного біта синхронізації. Двадцять чотири кадри становлять суперкадр. У суперкадрі є контрольний код і комбінація, що синхронізує. Складання інформації з кількох ліній та її розміщення у магістралі Т1 здійснює мультиплексор. Канал DS-0 (один слот) відповідає одній з вхідних ліній, тобто реалізується комутація каналів. Деякі мультиплексори дозволяють маршрутизувати потоки даних, спрямовуючи в інші мультиплексори, пов'язані коїться з іншими каналами Т1, хоча власне канали Т1 називають некоммутируемыми.

При звичайному мультиплексуванні кожному з'єднанню виділяється певний слот (наприклад, канал DS-0). Якщо ж цей слот не використовується через недовантаження каналу з цього з'єднання, але по інших з'єднаннях трафік значний, то ефективність невисока. Завантажувати вільні слоти, чи, іншими словами, динамічно перерозподіляти слоти, можна, використовуючи звані статистичні мультиплексори з урахуванням мікропроцесорів. У цьому випадку тимчасово весь канал DS-1 або його частина надається одному з'єднанню із зазначенням адреси призначення.

У сучасних мережах важливе значеннямає передачу як даних, що подаються дискретними сигналами, так і аналогової інформації (наприклад, голос та відеозображення спочатку мають аналогову форму). Тому для багатьох застосувань сучасні мережі мають бути мережами з інтеграцією послуг. Найбільш перспективними мережами з інтеграцією послуг є мережі із цифровими каналами передачі даних, наприклад мережі ISDN.

Канали передачі даних мережі Інтернет

Канал передачі даних - це засоби двостороннього обміну даними, які включають лінії зв'язку та апаратуру передачі (прийому) даних. Канали передачі пов'язують між собою джерела інформації та приймачі інформації.

Зразкове графічне зображення зв'язків між мережами Інтернету

Підключення до Інтернету

Як ми вже говорили, комп'ютери постійно підключені доInternetта керуючі переміщеннямінформації у мережі(постійне з'єднання), називають серверами Internet .

Тимчасове підключення комп'ютера до сервера мережі називаютькомутованим підключенням. Якщо це підключення здійснюється дистанційно (за допомогою телефонних ліній зв'язку), то з'єднання називаютьз'єднанням віддаленого доступу.

Щоб підключитися доInternet, потрібно підключити комп'ютер до іншого комп'ютера, що має постійнийIP-Адреса. Кожен сервер мережі має постійнийIP - a д pec – це міжмережевий протокол (InternetProtocol, IP) відповідальний за адресацію.

Крім наявностіIP-Адресидля підключення необхідний модем. Він має бути підключений до комп'ютера для з'єднання телефонним каналом із сервером Інтернет-провайдера. Модеми забезпечують передачу цифрових комп'ютерних даних аналоговими телефонними каналами зі швидкістю до 56 Кбіт/с.

З'єднання віддаленого доступу можна побачити на малюнку

Цифровий сигнал

Цифровий сигнал

Телефонна лінія ( аналоговий сигнал)

Також необхідно купити час у Інтернет(абосервіс-провайдера) . Організації, які мають право на таке підключення, називаються постачальниками послугInternet. Зазвичай ці організації є комерційними та надають послуги підключення за договором.Інтернет-провайдери надають телефонні лінії, якими доведеться дзвонити, щоб отримати доступ до Інтернету.

При укладанні договору обслуговування провайдер надає таку інформацію.

1. Номер телефону, за яким виконуєтьсяз'єднання віддаленого доступу за допомогою телефонної лінії та модему.

2. Ім'я користувача ( login), яке слід ввести для реєстрації на момент з'єднання.

3. Пароль ( password), введення якого підтверджує ім'я користувача.

Провайдери Інтернету мають високошвидкісні з'єднання своїх серверів з Інтернетом (1 Мбіт/с і вище) і тому можуть надати Інтернет-доступ телефонними каналами одночасно сотням і тисячам користувачів. Важливо, що при цьому номер телефонузалишається вільним. Звичайні та ADSL-модеми підключаються до USB-порту комп'ютера та до гнізда телефонної розетки.

приклад ADSL – модема Приклад звичайного модему

Багато провайдерів як додаткової послугинадають електронний Поштова скринькаі можна приймати повідомлення з будь-якої точки нашої планети. Якщо ця організація є науковою або навчальною, вона може надавати своїм співробітникам та партнерам безкоштовне підключення, але при цьому контролювати характер їх роботи в Мережі.

Великі організації підключають до Internet свої локальні мережіна постійній основі, і стають частиною Internet.

Способів підключення до обладнання провайдера досить багато. Це підключення по телефонній лінії, що комутується, по виділеній лінії, по цифровому телефонному зв'язку, по мережі кабельного телебачення, супутниковими каналами, по радіоканалу.

Канали передачі даних

Залежно від фізичного середовища передачі даних канали зв'язку можна поділити на:

провідні лінії зв'язку без ізолюючих та екрануючих обплетень;

кабельні, де передачі сигналів використовуються такі лінії зв'язку як кабелі "вита пара", коаксіальні кабелі або оптоволоконні кабелі;

бездротові (радіоканали наземного та супутникового зв'язку), що використовують для передачі сигналів електромагнітні хвилі, які поширюються по ефіру.

Провідні лінії зв'язку

Дротові (повітряні) лінії зв'язку використовуються передачі телефонних і телеграфних сигналів, і навіть передачі комп'ютерних даних. Ці лінії зв'язку застосовуються як магістральні лінії зв'язку.

По провідних лініях зв'язку можуть бути організовані аналогові та цифрові канали передачі даних. Швидкість передачі по провідних лініях є дуже низькою. Крім того, до недоліків цих ліній відносяться схибленість і можливість простого несанкціонованого підключення до мережі.

Кабельні канали зв'язку

У комп'ютерних мережах використовуються три типи кабелів.

Кручена пара(Twisted pair)

Кабель використовується передачі даних на швидкості 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с.Коаксіальний кабель (coaxial cable)

Пропускна здатність- 50-100 Мбіт/с. Допустима довжина лінії зв'язку – кілька кілометрів.

Оптоволоконний кабель (fiber optic)

Швидкість передачі 3Гбіт/c.

Бездротові (радіоканали наземного та супутникового зв'язку)

Використовують у разі підключення незручно розташованих або віддалених комп'ютерних мереж, коли прокладка кабелю утруднена або неможлива.

Радіоканали

Радіорелейні канали зв'язку складаються із послідовності станцій, які є ретрансляторами. Зв'язок здійснюється в межах прямої видимості, дальності між сусідніми станціями – до 50 км. Цифрові радіорелейні лініїзв'язки (ЦРРС) застосовуються як регіональні та місцеві системи зв'язку та передачі даних, а також для зв'язку між базовими станціями стільникового зв'язку.

Супутниковий канал

У супутникових системахвикористовуються антени прийому радіосигналів від наземних станцій і ретрансляції цих сигналів назад на наземні станції. У супутникових мережах використовуються три основних типи супутників, що знаходяться на геостаціонарних орбітах, середніх чи низьких орбітах. Супутники запускаються зазвичай групами. Рознесені один від одного можуть забезпечити охоплення майже всієї поверхні Землі. Робота супутникового каналупередачі даних представлена ​​малюнку

Доцільніше використовувати супутниковий зв'язокдля організації каналу зв'язку між станціями, розташованими на дуже великих відстанях, і можливості обслуговування абонентів у важкодоступних точках. Пропускна здатність висока – кілька десятків Мбіт/с.

Стільникові канали зв'язку

Радіоканали стільникового зв'язку будуються за тими самими принципами, як і стільникові телефонні мережі. стільниковий зв'язок- це бездротова телекомунікаційна система, що складається з мережі наземних базових приймально-передавальних станцій та стільникового комутатора (або центру комутації мобільного зв'язку).

Технології доступу до Інтернету

Wi-Fi

Користувачі портативних комп'ютерів можуть підключатися до Інтернету за допомогою бездротовий технології Wi-Fi. На вокзалах, аеропортах та інших громадських місцях встановлюються точки доступу до бездротового зв'язку, підключені до Інтернету. У радіусі 100 метрів портативний комп'ютер, оснащений бездротовим мережевою картою, автоматично отримує доступ до Інтернету зі швидкістю до 54 Мбіт/с.

PLC

PLC – нова телекомунікаційна технологія, що базується на використанні електромереж для високошвидкісного інформаційного обміну (Інтернет із розетки). Дозволяє передавати дані високовольтними лініями електропередач, без додаткових ліній зв'язку. Комп'ютер підключається до електричної мережіі виходить в Інтернет через ту саму розетку. Для підключення до домашньої мережіне потрібні додаткові кабелі. До домашньої мережі можна підключити різне обладнання: комп'ютери, телефони, охоронну сигналізацію, холодильники і т.д. об'єднанням у один сигнал. При цьому Інтернет-пристрої можуть "бачити" та декодувати інформацію.

Bluetooth

Bluetooth – це технологія передачі даних на короткі відстані (не більше 10 м). Швидкість передачі не перевищує 1 Мбіт/с.

WiMAX

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), аналогічно WiFi – технологія широкосмугового доступу до Інтернету. WiMAX, на відміну від традиційних технологій радіодоступу, працює і на відбитому сигналі, поза прямою видимістю базової станції. Інформацію можна передавати на відстані до 50 км. зі швидкістю до 70 Мбіт/с.

WiMAX частково задовольняє умови мереж 4G, заснованих на пакетних протоколах передачі даних. До сімейства 4G відносять технології, які дозволяють передавати дані в стільникових мережахзі швидкістю понад 100 Мбіт/сек. та підвищеною якістю голосового зв'язку. Для передачі голосу в 4G передбачено технологію VoIP.

RadioEthernet

RadioEthernet - технологія широкосмугового доступу до Інтернету забезпечує швидкість передачі даних від 1 до 11 Мбіт/с, яка ділиться між усіма активними користувачами. Для роботи RadioEthernet-каналу потрібна пряма видимість між антенами абонентських точок. Радіусдіїдо 30 км.

MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System)

MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System).Ці системи здатні обслуговувати територію в радіусі 50-60 км, при цьому пряма видимість передавача оператора не є обов'язковою. Середня гарантована швидкість передачі становить 500 Кбіт/с - 1 Мбіт/с, але можна забезпечити до 56 Мбіт/с однією канал.

Мобільний GPRS – Internet

Мобільний GPRS – Інтернет. Для користування послугою Мобільний інтернет" за допомогою технології GPRS необхідно мати телефон із вбудованим GPRS - модемом і комп'ютер. Технологія GPRS забезпечує швидкість передачі даних до 114 Кбіт/с. При використанні технології GPRS тарифікується не час з'єднання з Інтернетом, а сумарний обсяг переданої та отриманої інформації. Ви зможете переглядати HTML-сторінки, перекачувати файли, працювати з електронною поштоюта будь-якими іншими ресурсами Інтернет.

Мобільний CDMA – Internet

МобільнийCDMA – Internet.Мережа стандарту CDMA - це стаціонарний та мобільний зв'язок, а також швидкісний мобільний інтернет. Для користування послугою "Мобільний Інтернет" за допомогою технології CDMA необхідно мати телефон із вбудованим CDMA-модемом або CDMA-модем та комп'ютер. Технологія CDMA забезпечує швидкість передачі даних до 153 Кбіт/с або до 2400 Кбіт/с – за технологією EV-DO Revision 0.

Наразі технологія CDMA надає послуги мобільного зв'язку третього покоління. Технології мобільного зв'язку 3G (third generation – третє покоління) – набір послуг, що забезпечує як високошвидкісний мобільний доступ до мережі Інтернет, так і організовує відеотелефонний зв'язок та мобільне телебачення. мобільний зв'язоктретього покоління будується з урахуванням пакетної передачі. Мережі третього покоління 3G працюють у діапазоні близько 2 ГГц, передаючи дані зі швидкістю до 14 Мбіт/с.

Висновок: кожен спосіб підключення до мережі залежить від кількох показників, а саме від фінансового стану, населеного пункту та від потреб споживання ресурсів Інтернету.